專題9電功率（原卷版）

專題9電功率一．填空題（共3小題）1．（2022?金華）學(xué)習(xí)小組開展“測量小燈泡的功率”實驗，實驗電路如圖甲，繪制出小燈泡的I﹣U關(guān)系曲線如圖乙，已知小燈泡的額定電壓為3.8V，電源電壓恒為6V?；卮鹣铝袉栴}：（1）閉合開關(guān)后移動變阻器的滑片，當(dāng)電壓表示數(shù)為V時，讀出電流表示數(shù)，即可計算小燈泡的額定功率；（2）實驗時，變阻器的滑片向左移動過程中，電流表與電壓表示數(shù)的比值將（選填“變大”“不變”或“變小”）。2．（2022?寧波）盛夏，室外溫度達(dá)36℃，小寧將客廳空調(diào)的設(shè)定溫度設(shè)置為28℃，發(fā)現(xiàn)空調(diào)正常工作時的工作周期：工作10min后會停止工作，5min后再重新工作……周而復(fù)始。從該空調(diào)銘牌上獲悉，空調(diào)的制冷額定功率為2000W。（1）空調(diào)正常工作時，一個工作周期內(nèi)消耗的電能為J。（2）為了節(jié)能減排，小寧家換上了隔熱保溫性能更好的門窗。在工作電壓、室外溫度、空調(diào)的設(shè)定溫度等條件均相同的情況下，空調(diào)新的一個工作周期內(nèi)，工作時間會（填“大于”“等于”或“小于”）10min。3．（2021?衢州）綠色生態(tài)理念要求人們注重環(huán)保節(jié)能。如圖是額定功率為5W的LED燈與60W的白熾燈，LED燈直接把電轉(zhuǎn)化為光，白熾燈由燈絲通電加熱發(fā)光，正常工作時，它們亮度相同。（1）使用燈照明更符合綠色生態(tài)理念；（2）兩燈都正常工作時，相等時間內(nèi)通過LED燈和白熾燈的電流所做的功之比為。二．實驗探究題（共8小題）4．（2023?溫州）用圖甲電路研究電熱與電流的關(guān)系，若要比較不同設(shè)定電流值時的電熱多少，調(diào)節(jié)電流大小過程中，電熱絲已經(jīng)開始加熱，因而會影響實驗的準(zhǔn)確性。為解決這一問題，小明設(shè)計圖乙電路進(jìn)行研究。?圖中電路包括調(diào)試電路和實驗電路，R1和R2是阻值都為20歐的電熱絲，R2放置在裝有煤油的保溫容器中。實驗中通過調(diào)試電路，使電熱絲R2在調(diào)試過程中不發(fā)熱。實驗步驟如下：①用數(shù)字溫度計測量并記錄裝有R2的保溫容器內(nèi)煤油的溫度。②將開關(guān)S與“1”連接，調(diào)節(jié)滑動變阻器，直至電流表示數(shù)為0.2安。③將開關(guān)S撥至“2”，使R2工作50秒，斷開開關(guān)S，測量并記錄。④再將電流值分別設(shè)定為0.3安、0.4安、0.5安、0.6安，重復(fù)上述步驟。記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，并計算每次升高的溫度Δt（Δt可反映電熱的多少），整理Δt、I2的數(shù)據(jù)如圖丙。（1）將步驟③補充完整。（2）在答題紙圖丙中畫出Δt與I2的關(guān)系圖像。（3）小明想改變電熱絲阻值，用上述實驗中設(shè)定的電流值，繼續(xù)研究電熱與電流的關(guān)系：保持R1不變，將R2更換為30歐的電熱絲，重復(fù)上述步驟。他的做法是否合理，說明理由：。5．（2023?寧波）圖甲是小寧的哥哥測定小燈泡額定功率的電路，小燈泡上標(biāo)有“3.8V”字樣。（1）測小燈泡電壓的電壓表有“0～3V”、“0～15V”兩個量程，小寧的哥哥正確選用了“”量程。（2）閉合開關(guān)，移動滑動變阻器滑片，使電壓表的示數(shù)為3.8V，此時，電流表的示數(shù)如圖乙所示。實驗測得的該小燈泡的額定功率為W。（3）小寧發(fā)現(xiàn)，與我們教材中測小燈泡電功率的電路相比，哥哥的實驗電路多了一根導(dǎo)線。這根導(dǎo)線是。（用圖甲中導(dǎo)線旁的字母表示）6．（2023?金華）在“測量小燈泡額定功率”實驗中，同學(xué)們進(jìn)行如下研究?！緦嶒炂鞑摹扛呻姵?節(jié)，小燈泡（額定電壓為3.8V、電阻約為15Ω），滑動變阻器（4Ω1A），電流表，電壓表，開關(guān)，導(dǎo)線若干（所有器材均完好）【實驗方案】將量程為0～15V的電壓表并聯(lián)到小燈泡兩端，閉合開關(guān)，移動滑動變阻器滑片使小燈泡正常發(fā)光，讀出并記錄電流表的示數(shù)。（1）實驗時若閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，接下來最合理的操作是。A.更換小燈泡B.檢查電路是否短路C.觀察電流表和電壓表的示數(shù)（2）當(dāng)電壓表讀數(shù)為3.8V時，電流表示數(shù)如圖乙所示，該小燈泡的額定功率為W?！緦嶒灧此肌啃〗鹫J(rèn)為，電壓表選用0～15V量程進(jìn)行實驗，因該量程下每一小格為0.5V，3.8V讀數(shù)不夠精確，導(dǎo)致計算得到的額定功率誤差較大。若電壓表換用0～3V的量程，將其并聯(lián)到滑動變阻器兩端，調(diào)節(jié)滑片使電壓表示數(shù)為0.7V，即可減小誤差?！緦嶒灨倪M(jìn)】于是小金設(shè)計了如圖丙所示電路圖，電壓表V?選用0～15V量程，電壓表V?選用0～3V量程。進(jìn)行實驗，移動滑動變阻器滑片，得到三次實驗數(shù)據(jù)記錄如下表。試驗次數(shù)小燈泡兩端電壓（V）變阻器兩端電壓（V）電流（A）13.01.10.2423.40.70.2633.80.30.28（3）小金按反思后的思路，利用滑動變阻器兩端電壓為0.7V時所測的數(shù)據(jù)，計算得到的小燈泡“額定功率”比真實的小燈泡額定功率（選填“偏大“偏小”或“相等”）?！痉此冀涣鳌啃〗鸢l(fā)現(xiàn)測得的小燈泡兩端電壓與滑動變阻器兩端的電壓之和小于電源電壓。帶著這一疑問，繼續(xù)探究……7．（2022?臺州）某興趣小組在研究“電阻絲產(chǎn)生的熱量與電阻、電流及通電時間的定量關(guān)系”時，制作了如圖甲所示的實驗裝置：有機玻璃盒內(nèi)裝有電阻絲、水和電子溫度計，盒外采用優(yōu)質(zhì)保溫材料包裹。（1）采用優(yōu)質(zhì)保溫材料的目的是減少實驗過程中的散失。（2）保持水的質(zhì)量和電流不變，換用不同阻值的電阻絲R，記錄水溫變化ΔT和通電時間t的數(shù)據(jù)，整理部分?jǐn)?shù)據(jù)并繪制圖像如圖乙。根據(jù)上述實驗，可以得出結(jié)論：。（3）保持水的質(zhì)量、電阻和通電時間不變，改變電流大小，相關(guān)數(shù)據(jù)整理如下表。電流I/A0.20.30.40.50.6升高的溫度ΔT/℃0.40.92.53.6請分析表中數(shù)據(jù)，并將表中所缺的數(shù)據(jù)補上。8．（2021?金華）研究性學(xué)習(xí)小組利用圖甲電路研究電阻的電功率的變化規(guī)律。圖中電源電壓恒為4V，R0為定值電阻，R為滑動變阻器。實驗過程中，調(diào)節(jié)滑動變阻器，逐次讀取數(shù)據(jù)并記錄，計算定值電阻的電功率。數(shù)據(jù)如表。實驗次數(shù)12345電流（A）0.100.150.200.250.30電壓（V）1.01.52.02.53.0R0的電功率（W）0.100.2250.400.6250.90（1）完成第3次實驗后接下來要獲得第4次實驗的數(shù)據(jù)，則滑動變阻器R的滑片P應(yīng)向（選填“左”或“右”）移動到適當(dāng)位置。（2）小組同學(xué)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，得出了定值電阻R0的電功率與其電流的定量關(guān)系。他們的結(jié)論正確的是。A.定值電阻的電功率與電流成正比B.定值電阻的電功率與電流的平方成正比（3）小科提出：要得知滑動變阻器的電功率，還需要用電壓表測出滑動變阻器兩端的電壓。小金卻認(rèn)為：無需測滑動變阻器兩端的電壓，通過推算即可得出滑動變阻器的電功率。比如，當(dāng)定值電阻兩端的電壓為1.0V時，滑動變阻器的電功率為W。（4）小組同學(xué)對小金的方法進(jìn)行了歸納，結(jié)合表中數(shù)據(jù)，畫出了電路總功率和定值電阻功率與電流的P﹣I關(guān)系圖像（如圖乙所示）。請分析判斷，圖中線段AA′的含義是。9．（2021?紹興）在“測量小燈泡的功率”實驗中，電源為2節(jié)干電池，小燈泡標(biāo)有“2.5V”字樣。（1）按圖甲方式連接好電路，小敏剛要閉合開關(guān)時，同組同學(xué)提醒他的操作有一個不妥之處，請你幫他指出：。（2）閉合開關(guān)后，無論怎樣調(diào)節(jié)滑動變阻器，小敏發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不發(fā)光，電壓表示數(shù)接近于3V保持不變，電流表示數(shù)始終為零，則故障原因可能是。（3）排除故障后，小敏閉合開關(guān)進(jìn)行實驗，當(dāng)電壓表示數(shù)為2.5V時，電流表示數(shù)如圖乙所示，則小燈泡的額定功率為W。（4）實驗結(jié)束后，小組同學(xué)對測量結(jié)果進(jìn)行誤差分析，考慮到電壓表中也有電流通過，該電路所測小燈泡的額定功率與真實值相比（選填“偏大”或“偏小”）。10．（2021?杭州）小金利用如圖甲所示的電路來測量小燈泡的額定功率。小燈泡額定電壓為2.5V，電源電壓恒定。（1）依據(jù)圖甲，請在答題卷上用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖乙中的實物圖補充完整。（2）小金正確連接實物電路，閉合開關(guān)后，移動滑動變阻器的滑片至某位置時，電壓表示數(shù)如圖丙所示，此時燈泡兩端電壓為V。接下來調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片向（選填“A”或“B”）端移動，直至小燈泡正常發(fā)光。11．（2021?麗水）小科開展了課外探究活動：串聯(lián)電路中，滑動變阻器的電功率與其接入電路電阻的關(guān)系?！窘⒉孪搿坎孪?：滑動變阻器的電功率會隨其接入電路電阻的增大而增大；猜想2：滑動變阻器的電功率會隨其接入電路電阻的增大而減?。徊孪?：滑動變阻器的電功率會隨其接入電路電阻的增大先增大后減小?！具M(jìn)行實驗】將5歐的定值電阻R0、“10Ω3A”的滑動變阻器R、電壓恒為15伏的電源、數(shù)字電流表和電壓表、開關(guān)、若干導(dǎo)線按如圖甲所示電路圖連接。（1）圖甲中電壓表測兩端的電壓；（2）實驗中，將滑動變阻器滑片向移動（填“左”或“右”），電流表示數(shù)變小；（3）實驗中，R分別取0歐、1歐……10歐接入電路，觀察記錄并處理數(shù)據(jù)，得到下表，請將表中缺失的數(shù)據(jù)補充完整；R阻值/歐012345678910電流/安3.002.502.141.881.671.501.361.241.141.061.00電壓/伏0.002.504.285.646.687.508.168.689.129.5410.00電功率/瓦0.006.259.1610.6011.1611.2511.1010.7610.4010.1110.00【得出結(jié)論】根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，作出滑動變阻器的電功率隨其接入電路電阻變化的曲線（如圖乙），小科得出結(jié)論：猜想3成立，且當(dāng)R＝R0時，滑動變阻器的電功率最大。【交流評價】（4）小科只通過上述探究得出實驗結(jié)論可靠嗎？并說明理由。三．計算題（共3小題）12．（2022?臺州）某興趣小組想要利用風(fēng)扇、發(fā)熱電阻等元件，制作一個有低溫?fù)鹾透邷負(fù)醯呐L(fēng)機，設(shè)計了發(fā)熱部分的兩種電路，如圖甲、乙所示。（1）圖甲中，當(dāng)開關(guān)S閉合、S1斷開時，R1和R2的連接方式是，此時處于擋工作狀態(tài)。（2）若選用圖乙所示電路，電源電壓為24伏，想要實現(xiàn)發(fā)熱電阻R3的電功率為120瓦，則選用R3的阻值應(yīng)為多少？（3）按圖乙電路制作的暖風(fēng)機高溫?fù)醯目偣β蕿?00瓦，在高溫?fù)豕ぷ?00秒，暖風(fēng)機所消耗的電能是多少？13．（2022?寧波）電動汽車正在走進(jìn)千家萬戶。高速公路上有一平直路段AB，相距5km，一輛電動汽車從A地勻速運動到B地用時0.05h，這一行程中電動汽車的平均能耗為0.22kW?h/km。（1）從A地到B地，電動汽車的速度為km/h。（2）從A地到B地，電動汽車消耗的電能為kW?h。（3）不同能源的單位能耗的碳排放量不同，其中電能的CO2排放系數(shù)為：1.00kg/kW?h（消耗1kW?h的電能相當(dāng)于排放1.00kg的CO2）。求汽車從A地到B地消耗的電能相當(dāng)于排放多少千克的碳元素？（4）從A地到B地的行程中，電動汽車消耗電能的75%用于驅(qū)動車輪推動汽車前進(jìn)，求汽車受到的阻力大小。14．（2022?紹興）圖甲是某款電火鍋，其內(nèi)部簡化電路如圖乙所示，S1是旋鈕開關(guān)，S2是溫控開關(guān)（當(dāng)鍋體溫度達(dá)到設(shè)定值時自動斷開，當(dāng)鍋體溫度低于一定值時自動閉合），R是指示燈的分壓電阻，不起到加熱作用，發(fā)熱管內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖丙所示，滑片轉(zhuǎn)動時只能與滑動觸頭接觸，0擋為斷開狀態(tài)，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ擋是不同功率的擋位，電熱絲被均分為四段接入電路，其他元件的電阻均忽略不計。（1）S1從0擋轉(zhuǎn)到Ⅰ擋開始工作，溫控開關(guān)S2的狀態(tài)是（選填“斷開”或“閉合”）。（2）加熱時，鍋內(nèi)水溫逐漸升高，其中改變水的內(nèi)能的方式是（選填“做功”或“熱傳遞”）。（3）圖丙中，滑片順時針轉(zhuǎn)動，發(fā)熱管的加熱功率增大，Ⅳ擋時功率最大。則接線柱a、b、c中連入電路的應(yīng)該是。（4）已知電火鍋Ⅳ擋加熱功率為1000瓦，若電火鍋在Ⅲ擋工作5分鐘，求發(fā)熱管消耗的電能。四．解答題（共11小題）15．（2023?溫州）在獻(xiàn)愛心活動中，小明為敬老院老人設(shè)計了一款智能電熱坐墊，能實現(xiàn)加熱后自動保溫。該坐墊電路如圖甲，Ra是安裝在坐墊內(nèi)的熱敏電阻，其阻值隨溫度的變化如表所示。閉合開關(guān)S1、S2，電熱坐墊啟動高功率工作模式，當(dāng)通過電磁鐵的電流達(dá)到0.05安時，銜鐵La和Lb同時被吸引，轉(zhuǎn)為低功率工作模式。當(dāng)坐墊溫度降低使通過電磁鐵的電流為0.04安時，電磁鐵無法吸住銜鐵La和Lb，La、Lb恢復(fù)原位，又轉(zhuǎn)為高功率工作模式。電熱坐墊在高功率和低功率模式之間切換，使其溫度維持在一定范圍。熱敏電阻Ra的阻值與溫度的關(guān)系溫度/℃202530353940414243444550556065阻值/歐60048039030024023022021020019018015012010085（1）分析表中數(shù)據(jù)，當(dāng)溫度升高時，熱敏電阻Ra的阻值。（選填“變大”或“變小”）（2）圖甲中R1和R2的阻值均為1210歐。在某次測試中，電熱坐墊高功率工作和低功率工作用時均為10分鐘，則本次測試中電熱絲消耗的總電能為多少焦？（3）小明想在控制電路中增加一個力敏電阻，以實現(xiàn)兩個功能：①1000牛壓力以下，坐墊最高溫度不超過45℃；②人離開后，坐墊始終低功率工作?，F(xiàn)有三種力敏電阻Rb、Rc、Rd，其阻值隨壓力變化如圖乙所示。寫出你選擇的力敏電阻以及在控制電路中的連接方式，并寫出500牛壓力下坐墊的最高溫度值：。（線圈阻值忽略不計）16．（2023?杭州）用兩種不同充電樁，對同一輛純電動汽車充滿電的相關(guān)數(shù)據(jù)如表所示，不計充電過程中的能量損失。充電樁電池初始狀態(tài)充電電壓/V充電電流/A充滿電的時間/h普通充電樁相同2203010快充充電樁600100（1）用普通充電樁充滿電，消耗的電能為多少千瓦時？（2）用快充充電樁充滿電，需要多少小時？（3）目前存在普通充電樁充電時間長，充電樁緊缺等問題。為解決此問題，除用快充充電樁充電外，再提出一種設(shè)想。17．（2023?金華）一般泡制咖啡包含磨咖啡豆、加熱泡咖啡、保溫三個階段。圖甲為多檔位咖啡機，圖乙是其電路結(jié)構(gòu)簡化圖，電動機用于磨咖啡豆，R1、R2為發(fā)熱電阻。銘牌上的部分參數(shù)如下表所示。額定電壓220W磨豆功率110W加熱功率1210W保溫功率88W產(chǎn)品規(guī)格295*280*410mm（1）若僅閉合S2咖啡機的工作狀態(tài)處于階段。（2）R1的阻值是多少歐？（3）小金某次泡制咖啡，只進(jìn)行了磨豆和加熱，其中磨豆用時0.5分鐘，加熱用時3分鐘，則本次泡制咖啡共消耗多少焦電能？18．（2023?浙江）科技小組開展設(shè)計一款多功能電飯煲的項目活動，過程如下：【明確問題】科技小組同學(xué)們討論后認(rèn)為，電飯煲應(yīng)具有如下基本功能，并提出具體標(biāo)準(zhǔn)：①工作電壓：220V；煮飯模式功率：880W；保溫模式功率：88W；②電飯煲達(dá)到設(shè)定溫度后能自動切換到保溫模式?！痉桨冈O(shè)計】根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，小組討論后，初步設(shè)計了如圖甲的方案，圖中開關(guān)S1、S2都閉合時，電飯煲處于煮飯模式，功率為880W，則發(fā)熱電阻R1應(yīng)選擇的阻值為多少歐？【方案優(yōu)化】有同學(xué)認(rèn)為甲方案不能實現(xiàn)自動切換功能，于是同學(xué)們利用電磁繼電器與熱敏電阻，設(shè)計了圖乙的方案。①工作電路中的發(fā)熱電阻R1應(yīng)設(shè)計在處（選填“a”或“b”）。②為確保安全，當(dāng)電飯煲內(nèi)溫度達(dá)到設(shè)定溫度105℃時，工作電路自動切換到保溫模式，其中熱敏電阻R的阻值與溫度關(guān)系見圖丙。控制電路的電源電壓為24V，當(dāng)電流達(dá)到0.03A時，電磁鐵會吸下銜鐵，工作電路自動切換到保溫模式。那么，選用的定值電阻R0阻值應(yīng)為多少歐？（電磁鐵線圈阻值不計）19．（2023?麗水）圖甲是一款電熱服，衣服里嵌有電熱纖維。圖乙是其簡化的工作電路，R1、R2為電熱纖維，R1阻值為5歐；利用配套的鋰電池供電，輸出電壓為5伏；可在低溫、中溫、高溫三擋間切換，高溫?fù)豕β蕿?5瓦。（1）電熱服是利用電流的效應(yīng)工作的；（2）電熱纖維應(yīng)具有能導(dǎo)電、抗氧化、耐腐蝕、輕便柔軟等性質(zhì)，下列材料最適合做電熱纖維的是（填字母）。A.石墨纖維B.棉纖維C.細(xì)鐵絲（3）求電熱服在高溫?fù)豕ぷ鲿r通過R1的電流和R2的阻值（忽略溫度對電阻的影響）。20．（2022?麗水）空氣炸鍋是一種新型家電，如圖甲是某型號空氣炸鍋，其內(nèi)部電路可簡化為圖乙，部分參數(shù)和食品加熱時間如表所示。其工作原理是通過發(fā)熱管迅速加熱鍋內(nèi)空氣，利用大功率風(fēng)扇形成循環(huán)的熱流，使盛放籃內(nèi)的食品均勻受熱，不放油也能達(dá)到類似煎炸的效果。部分參數(shù)風(fēng)扇額定功率/瓦80發(fā)熱管額定功率/瓦1320額定電壓/伏220食品加熱時間薯條/分12﹣15雞翅/分18﹣20（1）正常工作時，求通過發(fā)熱管的電流；（2）某次用該空氣炸鍋炸一鍋薯條耗時15分鐘，求所消耗的電能；（3）根據(jù)空氣炸鍋的工作原理，發(fā)熱管、風(fēng)扇、盛放籃三者的位置從上到下依次是。21．（2022?杭州）密閉的房間里有一臺規(guī)格為“220V800W”的取暖器，閉合開關(guān)使其正常工作30分鐘。（1）該取暖器消耗的電能為多少焦耳？（2）若房間里空氣質(zhì)量為45千克，取暖器放出熱量的15%被空氣吸收，則房間里空氣溫度升高了多少攝氏度？[空氣的比熱為1000J/（kg?℃）]22．（2022?金華）圖甲為市面上的某款電熱毛巾架，額定電壓220V，簡化的工作電路如圖乙，該毛巾架通過智能系統(tǒng)實現(xiàn)加熱、保溫?fù)踝詣忧?/p>